Pneumatische Antriebe spielen in der Industrie und in anderen Bereichen der Technik eine wichtige Rolle. Ein Pneumatikzylinder wandelt die Energie der Druckluft in eine mechanische Bewegung um und erzeugt dabei eine Kraft, die von der Größe der Zylinderfläche und dem Betriebsdruck abhängt. Stellantriebe dieser Art werden als Linearantriebe eingesetzt, zum Beispiel in einfachen Vorrichtungen, die Bauteile oder Halbzeuge mit begrenzter Hubkraft in linearer Richtung transportieren. Neben der linearen Bewegung können Stellantriebe auch Dreh- oder Schwenkbewegungen ausführen. Sie sind ideal für die Steuerung von Greifern, Roboterzusätzen oder mechanisierten Arbeitsgeräten. Sie werden häufig in der Lebensmittel-, Kosmetik- und Pharmabranche eingesetzt. Einige pneumatische Antriebe benötigen Druckluft mit verbesserter Reinheit, d. h. mit geringem Partikel- und Wassergehalt, die nach ISO 8573 geprüft wird. In diesem Artikel gehen wir näher auf die Funktionsweise dieser Geräte, ihre Anwendungen und die verschiedenen im Online-Handel erhältlichen Typen ein. Erfahren Sie mehr über die Mechanik von Antrieb, Kolben und Zylindern, die zusammen die Pneumatikzylinder ausmachen!

Inhaltsverzeichnis:

1. Was ist ein Pneumatikzylinder?
2. Wie funktioniert ein Pneumatikzylinder?
3. Vorteile von Pneumatikzylindern
4. Wo werden Pneumatikzylinder eingesetzt?
5. Arten von Pneumatikzylindern
6. ISO in der Welt der Stellantriebe: ISO 15552 vs. ISO 6432
7. Drehantriebe: Lohnt sich das?
8. Kompakte Stellantriebe
9. Wie pflege ich einen Pneumatikzylinder?
10. Online-Shop: Wo kann man einen pneumatischen Stellantrieb kaufen?

Was ist ein pneumatischer Stellantrieb?

Ein pneumatischer Stellantrieb ist ein Gerät, das die Energie der Druckluft in mechanische Energie umwandelt. Seine Hauptbestandteile sind ein Zylinder, ein Kolben und ein Ventil. Der pneumatische Aktuator bewegt den Kolben im Inneren des Zylinders, wodurch eine mechanische Bewegung entsteht.

Wie funktioniert ein Pneumatikzylinder?

Das wichtigste Funktionsprinzip von Pneumatikzylindern ist die Umwandlung von Druckluft in mechanische Energie. Die Luft wird über ein Ventil in den Zylinder eingeleitet, wodurch der Kolben in Bewegung gesetzt wird. Bei einfachwirkenden Zylindern strömt die Luft nur von einer Seite des Kolbens ein, während bei doppeltwirkenden Zylindern die Luft von beiden Seiten einströmt.

Einfachwirkender Aktuator: Beim einfachwirkenden Aktuator wird die Luft nur von einer Seite auf den Kolben geleitet, so dass die Kraft auf den Kolben nur in eine Richtung wirkt. Wenn die Druckluftzufuhr unterbrochen wird, kehrt die Kolbenstange durch Federkraft in ihre ursprüngliche Position zurück. Typische Anwendungen für solche Antriebe sind Hübe bis zu 50 mm. Zur Steuerung dieser Antriebe werden häufig 3/2-Ventile eingesetzt. Sie können zum Klemmen von Rohstoffen, als Auswerfer in verschiedenen Zuführsystemen, zum Heben und für andere Vorgänge verwendet werden. Im Vergleich zu doppeltwirkenden Antrieben mit den gleichen Parametern verbrauchen sie weniger Luft. Die Federkraft wirkt der Luftkraft auf den Kolben entgegen, so dass die effektive Kraft um die Federkraft reduziert wird. Im Vergleich dazu sind einseitig wirkende Antriebe um die Länge der Feder länger als zweiseitig wirkende Antriebe.

Doppelt wirkender Aktuator: Bei dieser Art von Aktuatoren wird der Kolben von zwei Seiten mit Luft beaufschlagt, so dass luftgetriebene Bewegungen in beide Richtungen möglich sind. Dadurch können sie im Vergleich zu einfach wirkenden Aktuatoren längere Hübe (bis zu 2 m) erreichen. Die Hauptanwendung für doppeltwirkende Antriebe ist die Steuerung von 5/2- und 5/3-Ventilen, da sie nicht durch die Rückstellfeder beeinträchtigt werden und daher schnell und stabil arbeiten. Außerdem ist es möglich, die Geschwindigkeit des Kolbens in beide Richtungen einzustellen. Der Arbeitsbereich wird normalerweise durch Anschläge im Zylinder bestimmt. Die Kraft, die von doppeltwirkenden Pneumatikzylindern beim Einfahren der Kolbenstange ausgeübt wird, ist geringer als beim Ausfahren, da die wirksame Fläche des Kolbens um den Durchmesser der Kolbenstange reduziert ist. Dieser Aspekt sollte berücksichtigt werden, wenn der Aktuator mit einer gleichmäßigen Belastung in beide Richtungen arbeiten soll.

Vorteile pneumatischer Stellantriebe

Pneumatische Stellantriebe bieten viele Vorteile. Sie werden häufig wegen ihrer Leistung, Zuverlässigkeit und Fähigkeit, in rauen Umgebungen wie hohen Temperaturen oder verschmutzten Umgebungen zu arbeiten, gewählt. Außerdem sind sie dank ihrer Abdichtung dicht und können über lange Zeiträume hinweg ohne Wartung betrieben werden.

Wo werden pneumatische Stellantriebe eingesetzt?

Pneumatische Stellantriebe werden in vielen Branchen eingesetzt, von der Fertigung bis zur Automatisierung. Sie werden überall dort eingesetzt, wo präzise, schnelle und sich wiederholende Bewegungen erforderlich sind, z. B. in Verpackungsmaschinen, Pressen oder Montagelinien.

Arten von pneumatischen Stellantrieben

Es gibt viele verschiedene Arten von pneumatischen Stellantrieben, z. B. Kolbenstellantriebe, Drehantriebe, Kompaktstellantriebe und Kleinstellantriebe. Jeder Typ hat seine eigene spezifische Anwendung und ist auf die jeweiligen Bedürfnisse zugeschnitten. Die Wahl des richtigen Stellantriebs hängt von den Anforderungen der Anwendung und den technischen Spezifikationen ab.

Magnetischer pneumatischer Stellantrieb

In Situationen, in denen die Position des Kolbens verfolgt werden muss, lohnt es sich, einen Aktuator zu wählen, der mit einem Magneten ausgestattet ist. Der Magnetsensor befindet sich auf dem Zylinder und erfasst das Magnetfeld im Kolben durch die Zylinderwand hindurch.

Stellantriebe mit nicht standardisierter Querschnittsform

Wenn es wichtig ist, dass sich der Kolben nicht um eine Achse dreht, empfiehlt sich ein Pneumatikzylinder mit unregelmäßigem Querschnitt. Diese zeichnen sich durch hohe Steifigkeit und Drehmomentfestigkeit aus.

Verwendung einer einstellbaren Dämpfung

Bei der Konstruktion eines pneumatischen Systems ist es wichtig, dass die Bewegung des Aktuators so sanft und langsam wie möglich ist, um Stöße zu minimieren und seine Lebensdauer zu verlängern. Ein schnelles Anhalten des Stellantriebs kann zu Schäden führen, daher lohnt es sich, verschiedene Dämpfungsmethoden einzusetzen. Eine einstellbare Dämpfung ermöglicht ein sanftes Anhalten an extremen Punkten. Der Funktionsmechanismus basiert auf der Dämpfung der Kolbenbewegung durch Druckluft im Zylinder.

Pneumatische Antriebe: mit und ohne Kolbenstange

Für pneumatische Systeme, bei denen eine hervorstehende Kolbenstange ein Problem darstellen würde, lohnt sich der Einsatz von kolbenstangenlosen Antrieben. Diese haben eine kompakte Bauweise und ihr Kolben ist extern mit dem Zylinder verbunden. Diese Antriebe sind sogar mit Hublängen von bis zu 5,7 m erhältlich.

Die Wahl des richtigen kolbenstangenlosen Antriebs

Entscheidend für die Auswahl eines Aktuators ist die benötigte Kraft. Dazu gehören die Fläche des Kolbens und der Druck im Aktuator. Bei der Berechnung ist es entscheidend, alle Belastungen zu berücksichtigen. Es ist wichtig, keinen zu großen Zylinder zu wählen, da dieser kostspielig und weniger energieeffizient ist. Umgekehrt kann ein zu kleiner Zylinder keine ausreichende Kraft liefern oder einen höheren Druck erfordern, was die Betriebskosten erhöht.

ISO in der Welt der Zylinder: ISO 15552 vs. ISO 6432

ISO-Normen definieren die Standards für pneumatische Stellantriebe. Die beiden gängigsten Normen sind ISO 15552 für Kolbenantriebe und ISO 6432 für Kleinantriebe. Die Hersteller von pneumatischen Stellantrieben bieten Produkte an, die diesen Normen entsprechen und deren Qualität und Zuverlässigkeit garantieren. Die Hersteller von Stellantrieben geben häufig die Normen an, denen ihre Produkte entsprechen (z. B. ISO, VDMA, CNOMO, CETOP). Die Herstellung von Stellantrieben nach einer bestimmten Norm gewährleistet, dass sie die vorgegebenen Abmessungen und Anschlüsse einhalten. Dennoch können die internen Details des Stellantriebs oder die Art des verwendeten Materials von Hersteller zu Hersteller variieren.

Drehantriebe: Lohnt sich das?

Drehantriebe sind eine besondere Art von Pneumatikzylindern, die sich drehen, anstatt eine lineare Bewegung auszuführen. Sie eignen sich ideal für Anwendungen, die präzise Drehbewegungen erfordern, z. B. die Drehung von Bauteilen in Maschinen.

Kompakte Stellantriebe

Kompakte Aktuatoren zeichnen sich durch ihre geringen Abmessungen aus, können aber große Kräfte erzeugen. Sie sind ideal für Anwendungen, bei denen nur wenig Platz zur Verfügung steht, aber eine große Kraft benötigt wird.

Wie pflege ich einen pneumatischen Antrieb?

Um eine lange Lebensdauer eines Pneumatikzylinders zu gewährleisten, ist es wichtig, die Dichtung, den Kolben und den Zylinder regelmäßig zu überprüfen. Wenn Sie den Zylinder sauber halten und dafür sorgen, dass er gut geschmiert ist, können Sie seine Lebensdauer verlängern und seine Leistung verbessern.

Online einkaufen: Wo kann man einen Pneumatikzylinder kaufen?

Der Kauf von Druckluftzylindern war dank der Online-Shops noch nie so einfach. Viele Hersteller und Händler bieten online eine große Auswahl an Stellantrieben an und ermöglichen einen einfachen Zugang zu Produktinformationen und Preisvergleichen.

Wo findet man pneumatische Stellantriebe?

– In automatischen Positioniersystemen, sowohl rotierend als auch linear – In druckluftbetriebenen Werkzeugen wie Presslufthämmern oder manuellen Manipulatoren. – in pneumatischen Bremssystemen, Aufhängungen, Komponenten, Getriebemechanismen, Stromabnehmern usw. – Bei der Steuerung von Bremssätteln, Spannköpfen und anderen. – Bei der Steuerung von Ventilen in der Chemie-, Energie- und Lebensmittelbranche sowie in vielen anderen Bereichen.

Vorteile der Verwendung von pneumatischen Antrieben:

– Die Einfachheit der Konstruktion gewährleistet Zuverlässigkeit bei minimalem Wartungsaufwand. – Sie sind preisgünstig und leicht. – Sie arbeiten in einem breiten Temperaturspektrum – von -20 °C bis +80 °C in Standardausführungen und von -40 °C bis +250 °C in Spezialausführungen. – Sie können in Hochrisikobereichen eingesetzt werden, z. B. in explosionsgefährdeten Bereichen (ATEX). – Luftlecks in den Schläuchen oder Zylindern sind für den Maschinenbediener nicht gefährlich.

Richtlinien für die Auswahl von Pneumatikzylindern:

1. Art des pneumatischen Antriebs: – einseitige oder beidseitige Betätigung – mit oder ohne Magnetoption – runder Querschnitt oder andere Form – Einhaltung der Normen (ISO 6432, ISO 15 552, CNMO) – einstellbare Dämpfung – mit oder ohne Entladeelement
2. Zylindergröße: Bestimmung des geeigneten Kolbendurchmessers im Hinblick auf die erforderliche Zug- oder Druckkraft
3. Länge der Kolbenbewegung
4. Art der Befestigung des Zylinders am Pneumatiksystem
5. äußere Bedingungen – Temperaturbereich, Feuchtigkeitsgehalt, Staubgehalt und andere Faktoren.

Vertikaler oder horizontaler Einbau?

Wenn ein Aktuator vertikal eingebaut wird und sich seine Kolbenstange aufwärts und abwärts bewegt, muss das Anheben des Kolbens nach oben den Kräften der Schwerkraft entgegenwirken, nur dann kann er beschleunigen. Bei der Abwärtsbewegung hilft die Schwerkraft bei der Beschleunigung. Daher ist es manchmal notwendig, ein Drosselventil einzubauen, um die Geschwindigkeit zu kontrollieren und die Aufprallenergie am Ende der Bewegung zu reduzieren. Bei der Auswahl von Stellantrieben für die vertikale Montage lohnt es sich, ein Modell mit erhöhter Kraft in Betracht zu ziehen.

Bereich der Kolbenbewegung in einem pneumatischen Stellantrieb

Die Stellantriebe werden mit einem bestimmten Bewegungsbereich in Millimetern geliefert. Der Bewegungsbereich für einfachwirkende Antriebe wird durch die Größe der Feder bestimmt. Wenn Sie für einen bestimmten Zweck keinen Stellantrieb mit dem gewünschten Bewegungsbereich finden, ist es ratsam, ein Modell mit einer einstellbaren Grenze zu wählen, um den erforderlichen Bereich zu bestimmen.

Wie wird ein pneumatischer Antrieb montiert?

Die Technik zur Befestigung eines Stellantriebs an einem Gerät hängt von der Rolle ab, die er in diesem Gerät spielen wird. Zur Veranschaulichung: Der Stellantrieb kann angeflanscht, seitlich montiert, mit einem Fuß versehen, mit einem Gewinde am Ende der Kolbenstange versehen, mit einer Gabel montiert, schwenkbar oder mit einem Gelenk versehen sein, usw.

Material und Konstruktion des Stellantriebs im Zusammenhang mit der Umgebung

Welchen Temperaturen wird der Stellantrieb ausgesetzt sein? Herrscht am Arbeitsplatz eine hohe Luftfeuchtigkeit oder viel Staub? Wird der Stellantrieb Chemikalien ausgesetzt sein? Anhand der Umgebungsbedingungen wählen wir einen pneumatischen Stellantrieb aus, der aus den richtigen Rohstoffen besteht und mit den richtigen Dichtungen, Ringen oder Manschetten ausgestattet ist. In bestimmten Situationen, z. B. in der Lebensmittelindustrie, kann es erforderlich sein, spezielle Zertifikate für die Konstruktion und die verwendeten Materialien zu erhalten.

Geführte Zylinder

Die Kolbenstange wird hauptsächlich durch Druck entlang ihrer Achse belastet (Axialschub). Wenn sie auch seitlich (senkrecht zur Achse) belastet wird, wird der Zylinder durch eine zusätzliche Führung ergänzt, um diese Kräfte auszugleichen. Ohne eine solche zusätzliche „Führung“ kann die Lebensdauer des Antriebs kürzer sein oder es können Leckageprobleme auftreten.

Schlussfolgerung:

– Pneumatische Stellantriebe wandeln Druckluft in mechanische Energie um.

– Sie werden in vielen Branchen eingesetzt.

– Es gibt viele verschiedene Arten von pneumatischen Stellantrieben, die für unterschiedliche Anwendungen geeignet sind.

– Regelmäßige Wartung gewährleistet eine lange Lebensdauer des Stellantriebs.

HÄUFIG GESTELLTE FRAGEN ZU PNEUMATIKZYLINDERN

F: Was sind die Vorteile von pneumatischen Stellantrieben?

A: Pneumatische Stellantriebe haben viele Vorteile, wie z. B. eine kompakte Bauweise, einfache Bedienung und Wartung, hohes Drehmoment, hohe Klemmkraft und die Fähigkeit, unter extremen Bedingungen wie hohen Temperaturen oder aggressiven Umgebungen zu arbeiten. Darüber hinaus sind pneumatische Stellantriebe im Vergleich zu anderen Antriebsarten relativ kostengünstig.

F: Wie funktioniert ein einfach wirkender pneumatischer Antrieb?

A: Ein einfach wirkender pneumatischer Aktuator funktioniert, indem nur an einem Ende des Kolbens Druckluft zugeführt wird. Die Luft strömt in die Arbeitskammer, wodurch der Kolben in eine Richtung bewegt wird. Die Rückstellung des Kolbens in seine Ausgangsposition erfolgt in der Regel durch Federkraft oder Druck von einer externen Quelle.

F: Wie funktioniert ein doppelt wirkender Pneumatikzylinder?

A: Ein doppelt wirkender Pneumatikzylinder funktioniert durch die Zufuhr von Druckluft an beiden Enden des Kolbens. Die Luft strömt in die eine Arbeitskammer und bewegt den Kolben in eine Richtung, dann strömt sie in die andere Arbeitskammer und bewegt den Kolben in die entgegengesetzte Richtung.

F: Welche Arten von pneumatischen Stellantrieben gibt es?

A: Es gibt viele Arten von pneumatischen Stellantrieben, z. B. Linearantriebe, Drehantriebe, Schwenkantriebe und Druckantriebe. Jede Art von Stellantrieb hat ihre eigenen Eigenschaften und Anwendungen. Linearaktuatoren werden zum Beispiel für geradlinige Bewegungen verwendet, Drehaktuatoren ermöglichen eine Drehung um eine Achse und Schwenkaktuatoren eine Bewegung in einer Ebene.

F: Welche Normen gibt es für pneumatische Stellantriebe?

A: Zu den Normen für pneumatische Stellantriebe gehören u. a. ISO 15552, ISO 6432, ISO 21287 und ISO 6431, die Anforderungen an die technische Leistung, die Abmessungen, die Montage und die Konstruktion von pneumatischen Stellantrieben festlegen.

F: Welche Anwendungen gibt es für Pneumatikzylinder?

A: Pneumatische Stellantriebe werden in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt, z. B. in der Automatisierung, der Fertigung, dem Transportwesen, der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, der chemischen Industrie sowie in Fahrzeugen und Geräten. Sie werden für eine Vielzahl von Aufgaben eingesetzt, z. B. für lineare Bewegungen, Rotation, Pressen, Heben, Extrudieren und vieles mehr.

F: Wie wähle ich Pneumatikzylinder richtig aus?

A: Bei der Auswahl des richtigen Pneumatikzylinders müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden, z. B. die Art und der Bereich der Bewegung, die erforderliche Betätigungskraft, die Arbeitsbedingungen und die Umgebung, die Installation und die Integration mit anderen Geräten. Es ist ratsam, einen Spezialisten zu Rate zu ziehen, der Ihnen bei der Auswahl des richtigen Stellantriebs für Ihre spezielle Anwendung helfen kann.

F: Wie funktioniert ein pneumatischer Drehantrieb?

A: Ein pneumatischer Drehantrieb ermöglicht eine Drehung um eine Achse. Er funktioniert nach einem ähnlichen Prinzip wie ein pneumatischer Linearantrieb, hat aber zusätzliche Komponenten wie Getriebe und Antriebsmechanismen, um die Drehung zu ermöglichen. In die Arbeitskammer wird Luft eingeleitet, die den Aktuator in Drehung versetzt.

F: Wie funktionieren pneumatische Rundzylinder?

A: Ein pneumatischer Kreiszylinder ermöglicht eine Drehbewegung um eine Achse. Er funktioniert nach einem ähnlichen Prinzip wie ein linearer Pneumatikzylinder, hat aber eine spezielle Konstruktion, die eine Drehung ermöglicht. Der pneumatische Kreiszylinder wird in Fällen eingesetzt, in denen eine Drehbewegung um eine Achse erforderlich ist.

F: Was sind die wichtigsten Komponenten von pneumatischen Stellantrieben?

A: Die wichtigsten Bestandteile von Pneumatikzylindern sind die Kolbenstange, der Deckel, das Ventil und die Kolbenstellungssensoren. Die Kolbenstange ist für die Bewegung des Kolbens im Inneren des Zylinders verantwortlich, der Deckel sorgt für eine luftdichte Arbeitsumgebung, das Ventil regelt den Luftstrom und die Kolbenstellungssensoren liefern Informationen über die aktuelle Position des Kolbens.

F: Was sind die Unterschiede zwischen einfachwirkenden und doppeltwirkenden Pneumatikzylindern?

A: Der Hauptunterschied zwischen einfach- und doppeltwirkenden Pneumatikzylindern liegt in der Art der Druckluftzufuhr. Bei einfachwirkenden Zylindern wird die Luft nur an einem Ende des Kolbens zugeführt, wodurch der Kolben in eine Richtung bewegt wird. Bei einem doppeltwirkenden Aktuator wird die Luft an beiden Enden des Kolbens zugeführt, so dass sich der Kolben in beide Richtungen bewegen kann.